钠离子电池硬炭负极研究进展

无定形结构的硬炭以其不同于石墨有序结构的结构优势，以及低成本和原材料来源广，被认为是钠离子电池(SIBs)最有前途的碳基负极材料，其复杂的微观结构与钠储存有着密切的关系。在硬炭微观结构中缺陷，层间和纳米孔隙是硬炭储钠的三个关键特征结构，深入研究这些特征结构有利于实现高容量钠离子电池碳基负极的有效构造，并有利于推进钠离子电池产业化进程。最后对高性能钠离子电池负极的结构设计进行了展望。     

硬碳材料的功能化设计及其在钠离子电池负极中的应用

硬碳拥有容量高、工作电位低、成本低等优势,在钠离子电池负极中展现出潜在的应用前景。其最重要的特点是拥有丰富的微晶结构,这对钠离子的吸附及嵌入/脱出过程十分有益,使硬碳展现出优益的储钠性能。在实际应用中,硬碳存在首效低、稳定性不足以及倍率性能较差等问题,功能化设计是针对性改善硬碳上述缺陷的有效策略。结合目前硬碳功能化改性方面的研究工作,系统介绍了近年来关于硬碳负极在功能化设计方面的典型策略及最新研究进展,并探讨了功能化设计的优势与不足,为指导未来钠离子电池硬碳负极的商业化应用提供理论基础和技术支撑。     

钾离子电池负极材料的研究现状

近年来,可充电钾离子电池(KIBs)的开发受到人们的广泛关注.碳基材料的来源丰富,廉价,无毒,安全,广泛的可行性研究表明,它们可以成为很有前途的KIBs负极材料.本文综述了石墨、石墨烯、硬碳材料和软碳材料等新型碳基材料的钾离子存储性能及其电化学性能,讨论了KIBs面临的关键问题,指出了KIBs的发展方向.     

硬碳负极材料的热稳定性及其钠离子电池安全性能评测

钠离子电池作为一种有应用前景的能量储存系统,技术发展日趋完善。钠离子电池由于钠资源丰富,在大规模储能及低速电动车应用等领域具有成本优势,引起学术及产业界的广泛关注。随着钠离子电池产业的推进,电池安全性是亟待研究及数据积累的重点问题之一。近年来,随着电动汽车数量的增加和动力电池能量密度的提高,汽车安全事故时有发生,究其原因多为电池单体热量耗散造成。本工作从负极硬碳材料热稳定性、电芯过放电、极端破坏(挤压针刺等)和热失控等方面对钠离子电池进行安全性评测。结果表明,电解液的存在会降低嵌钠态硬碳的稳定性,且随负极嵌钠量增加,放热峰的位置也随之前移且更明显;与无过放电芯比较,软包电芯过放电至0 V对电芯的长循环稳定性基本无影响,循环500周后的容量保持率基本一致,且电流密度大小(0.1和1 C)对电芯容量恢复和循环性能亦无明显影响;挤压针刺测试结果表明钠离子电池安全性能良好,绝热加速量热仪(ARC)测试发现电芯安全性能并未随着荷电状态(SOC)增加趋于不稳定,实验结果表明30% SOC状态下电芯安全性最好。     

Bi/SnO_(x)@C异质结构材料制备及其钠离子电池性能EI北大核心CSCD

锡基氧化物及其合金具有制备简单和理论比容量高等优点,是一种有前途的钠离子电池负极材料。然而,锡基氧化物及其合金在循环过程中会发生颗粒团聚及体积形变,导致电极粉化、容量衰减和倍率性能差等问题。在此,本工作采用氯化钠模板法合成了Bi/SnO_(x)颗粒锚定在超薄碳层上的复合材料(Bi/SnO_(x)@C),构筑了一种均匀的Bi/SnO_(x)@C异质结构。其中,超薄碳层可以有效抑制Bi/SnO_(x)复合颗粒的团聚并增加电极材料比表面积,提供更多活性位点,同时Bi/SnO_(x)也能够贡献更多的比容量。超薄碳层与Bi/SnO_(x)复合颗粒的协同作用可以有效提高电极材料循环稳定性,对于构筑高性能电极材料具有重要意义。     

硬碳材料作为室温钠离子电池负极材料研究进展

室温钠离子电池以潜在的高性价比优势在大规模储能领域具有广阔发展空间。硬碳材料因其丰富的结构和优良电化学性能被认为是最有潜力的钠离子电池负极材料。但硬碳材料的储钠机理仍存在争论且电化学性能仍需进一步提高。本文在硬碳材料和其储钠机理两个方面综述了近年来硬碳材料储钠的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

钠离子电池研究进展

钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点,在储能领域有望成为锂离子电池的替代品。本文阐述了钠离子电池的研究现状,对钠离子电池研究的正负极材料、电解质的制备以及其电化学性能作了概述性讨论。正极材料有氧化物型、聚阴离子型;负极材料有碳基材料、钛基材料和合金负极材料等;电解液有有机溶剂电解液和凝胶聚合物电解液,并分别阐明了各种材料的优势和局限性。最后指出了这类高效钠二次电池体系有可能逐渐替代锂离子电池,并指明了现阶段发展钠离子的主要问题是不同体系材料的相互匹配。     

钠离子电池碳基负极材料研究进展

钠离子电池由于其资源丰富和原材料成本低的特点,成为锂离子电池潜在的替代产品。然而,同高倍率、高循环稳定性的钠离子电池正极材料相比,负极材料的开发相对滞后,这限制了钠离子电池的商业化运行。碳基负极材料具有资源丰富、导电性能好、循环性能稳定、无毒等优势,受到了研究人员和产业界的广泛关注。针对不同种类的碳基材料展开论述,讨论了影响碳基负极材料储钠性能的关键因素和储钠性能的优化策略,并对该领域最新的研究进展和所面临的挑战进行了展望。     

生物质炭材料作为钠离子电池负极材料的研究进展

钠离子电池的问世使硬炭材料成为了当前研究的重点,但高成本和低循环寿命等不足限制了其作为负极材料在钠离子电池中的应用。生物质炭材料作为硬炭材料的一种,凭借其低成本、可再利用等优势,逐步在储钠材料中占据重要地位。为了更好的了解生物质炭材料,本文综述了近年来生物质炭作为钠离子电池负极材料的研究进展,并对其在储能领域的发展提出了展望。     

黑磷基储钠负极材料的研究进展

钠离子电池被认为是商业化锂离子电池最有前景的替代品而受到了极大关注。然而,嵌入型碳基负极材料的固有低比容量导致相对低的能量密度,极大地限制了其未来的应用。研究新型电极材料是研制新一代钠离子电池的基础。目前磷资源丰富,理论比容量高,可用于电池负极材料。综述单一黑磷及黑磷基复合材料作为钠离子电池负极材料的最新研究成果,阐述近几年黑磷基复合材料作为负极在储钠领域的研究进展,分析复合材料的制备及结构形貌对电化学性能的影响等,并展望黑磷基储钠负极材料的未来发展方向。     

室温钠离子电池用高性能碳材料研究进展

随着大规模储能领域对性价比要求的日益提升,室温钠离子电池有望成为新一代能源存储器件。在多种备选材料中,出于综合性能、成本和安全性考虑,碳基材料是最具实用潜力的钠离子电池负极材料之一。值得注意的是,体相扩散型碳和表面吸附型碳在储钠位点、电化学行为和设计思路上有很大区别。综述了两类碳材料近年来的研究进展,探讨了储钠机理、电解液匹配以及关键性能提升等问题。最后,对钠离子电池碳基负极材料研究面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展

绿色能源的应用,促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一,已被应用于各种电子产品中,但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加,限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此,寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理,而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点,有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展,首先根据钠离子在负极材料存储方式不同,分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制,然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式,随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题,最后,以实际生产和工业应用为基础,展望了钠离子电池负极材料的研究方向。     

不同变质程度煤衍生硬炭的储钠行为研究

煤具有碳含量高、芳香结构发达、成本低廉等优点,是制备钠离子电池硬炭负极材料的优质前驱体。然而煤种类繁多且含有无机杂质,不同种煤热解成炭后材料的石墨化度、碳层间距和表面化学组成各异,导致煤基硬炭负极的电化学性能优化难以展开。选择四种不同变质程度的煤,采用酸洗脱灰、高温炭化的方法制备了系列煤基硬炭,研究了变质程度、炭化温度对煤基硬炭微晶结构和表面杂原子组成的影响,并考察了其相应的储钠行为。其中,褐煤1400℃炭化得到的硬炭性能最佳,在0.02 A·g^-1电流密度下表现出338.8 mA·h·g^-1的比容量和81.1%的首次库仑效率。优异的电化学性能归因于褐煤硬炭较大的碳层间距和丰富的储钠缺陷位点,提供了高嵌入和吸附储钠容量。     

钠离子电池负极硬碳材料的可视化分析

通过引文分析软件Hist Cite分析Web of Science数据库收录的有关钠离子电池负极硬碳材料的论文,可视化的分析了论文研究情况,包括论文的年份、国家、作者和出版杂志。最后生成论文之间相互引用关系图,分析了高影响力论文。     

尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的研究进展

锂离子电池以其高功率和高能量密度等优点而被认为是电动汽车和其他便携式电器的最有前途的动力能源。提高电化学性能及其安全性是锂离子电池面临的主要挑战。尖晶石型钛酸锂因具有良好的结构稳定性、安全性以及高倍率充放电性能,成为锂离子动力电池负极材料的研究热点。综述了国内外钛酸锂负极材料的最新研究进展,包括：合成方法,掺杂、表面改性,重点阐述了碳材料表面改性及其应用,展望了钛酸锂作为混合动力电池负极材料的发展趋势。     

先进碳材料在钾离子电池中的应用EI北大核心CSCD

钾离子电池(KIB)因具有能量密度高、钾储量丰富以及成本低等优势,有望替代锂离子电池(LIB)成为新一代储能器件。在众多材料中,碳材料由于具有廉价易得、环保等优点被认为是极具潜力的KIB负极材料,然而其在充放电过程产生巨大的体积膨胀和结构变形令电池具有较低的可逆容量、较差的倍率性能及循环稳定性。为提高碳材料储钾能力,改善KIB性能,目前常采用掺杂杂原子、石墨层间距调控、碳结构和形貌设计等手段对碳材料进行改性。本工作综述了不同类型碳材料(石墨、石墨烯、硬碳、软碳和多孔碳)作为KIB负极的最新研究进展,对其面临的挑战及前景进行了讨论并展望了KIB的未来发展方向。     

先进碳材料在钾离子电池中的应用

钾离子电池(KIB)因具有能量密度高、钾储量丰富以及成本低等优势,有望替代锂离子电池(LIB)成为新一代储能器件。在众多材料中,碳材料由于具有廉价易得、环保等优点被认为是极具潜力的KIB负极材料,然而其在充放电过程产生巨大的体积膨胀和结构变形令电池具有较低的可逆容量、较差的倍率性能及循环稳定性。为提高碳材料储钾能力,改善KIB性能,目前常采用掺杂杂原子、石墨层间距调控、碳结构和形貌设计等手段对碳材料进行改性。本工作综述了不同类型碳材料(石墨、石墨烯、硬碳、软碳和多孔碳)作为KIB负极的最新研究进展,对其面临的挑战及前景进行了讨论并展望了KIB的未来发展方向。     

Bi@C复合材料的合成及储钠性能研究

铋具有较高的容量和适中的工作电压，被认为是一种很有前途的钠离子电池负极材料。然而，在合金/脱合金过程中，其体积变化较大从而导致循环性能较差。铋nanoparticle@carbon(Bi@C)复合材料是通过使用均苯三酸和五水硝酸铋球磨混合后再进行热处理制备得到。该复合材料具有均匀的结构，Bi纳米颗粒嵌入碳框架内。纳米结构保证了快速动力学并且有效缓解了由体积变化引起的应力变化，同时弹性导电碳基质提供了相互连接的电子传输途径。Bi@C复合材料具有出色的钠存储性能，在电流密度为2 A/g，经过1 868次循环，获得了303.94 mA·h/g的可逆容量。通过与商业前驱体的进行简单复合，Bi@C表现出优异的性能，这使得该材料在实际大规模应用中非常有前景。     

氟化磷酸钒钠在钠离子电池中的应用进展

钠离子电池具有安全性高、钠资源丰富、成本低等独特优势,引起了人们的广泛关注.构建具有良好电化学性能的钠离子电池的关键之一就是正极材料的选取,氟化磷酸钒钠[Na3V2(PO4)2F3]因其结构稳定性好、离子输运快、工作电位高等特点被认为是一种很有前途的正极材料.但电导率较低,使其电化学性能较差;制备成本较高,阻碍了其大规模应用的发展.综述了在提升Na3 V2(PO4)2 F3电化学性能方面的措施,主要包括改进制备方法、离子掺杂、表面包覆等.为今后高性能Na3 V2(PO4)2 F3的合理设计提供了很好的参考.     

钠离子电池负极材料的研究进展

综述了近年来,国内外关于钠离子电池负极材料方面的研究进展,分别对碳基材料、合金类材料、金属氧化物材料、金属硫化物材料、金属磷化物材料等现有热门的钠离子电池负极材料进行了重点介绍,探讨了各材料目前存在的问题,以及现有的改性技术方案;并对负极材料未来的发展方向进行了猜测,指出受限于成本等因素,钠离子电池负极材料目前仍然以碳材料为主。未来,碳材料仍是目前最有望促进钠离子电池实用化的关键负极材料。